氣隙的電氣強(qiáng)度

關(guān)于氣隙的電氣強(qiáng)度第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.1

氣隙的擊穿時(shí)間靜態(tài)擊穿電壓1.瞬時(shí)變化的電壓加在氣隙上時(shí)，氣隙的擊穿電

壓將不再是靜態(tài)擊穿電壓值。2.不同波形的電壓的電壓作用時(shí)，擊穿時(shí)間和擊

穿電壓都將不同。長(zhǎng)時(shí)間作用在氣隙上使氣隙擊穿的最低電壓第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.1

氣隙的擊穿時(shí)間U0:靜態(tài)擊穿電壓

tb:

擊穿時(shí)間tl:放電時(shí)延第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日U0:靜態(tài)擊穿電壓

ts和tf

的統(tǒng)計(jì)性短間隙：

tf<<ts

，統(tǒng)計(jì)時(shí)延為主

長(zhǎng)間隙(很不均勻電場(chǎng))：

ts

<<tf，放電發(fā)展時(shí)間為主

3.1

氣隙的擊穿時(shí)間出現(xiàn)有效電子放電形成時(shí)延第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形Tl＝1.2s（30%）

T2＝50s（20%）

雷電沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布T1＝1.2s（30%）T2＝2~5s雷電沖擊截波電壓標(biāo)準(zhǔn)波形第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日操作沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波形

推薦波形為250／2500s波前時(shí)間允差（30%）半峰值時(shí)間允差（60%）3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布瞬時(shí)變化的電壓加在氣隙上時(shí)，氣隙的擊穿電壓將不再是靜態(tài)擊穿電壓值，與其波形有很大的關(guān)系.同一個(gè)氣隙，沖擊電壓的峰值較低但延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在此電壓作用下，可能被擊穿；沖擊電壓的峰值較高但持續(xù)時(shí)間較短，可能反而不被擊穿。對(duì)于沖擊電壓波，氣隙的擊穿電壓與該電壓的波形有很大的關(guān)系。其擊穿電壓不能簡(jiǎn)單地用單一的擊穿電壓值表示，而必須用電壓峰值和延續(xù)時(shí)間兩者共同表示。第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布u0t123伏秒特性的實(shí)驗(yàn)求取方法第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布伏秒特性的實(shí)驗(yàn)求取方法伏秒特性的形狀決定于電極間氣隙的電場(chǎng)分布50％擊穿電壓第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布伏秒特性曲線的工程應(yīng)用第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.2

氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布伏秒特性曲線的工程應(yīng)用第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.3

大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.3

大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響溫度

t0＝20℃壓力p0＝101.3kPa絕對(duì)濕度h0＝11g/m3標(biāo)準(zhǔn)大氣條件大氣條件：氣溫、氣壓、濕度第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.3

大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響空氣密度增大時(shí)，空氣中自由電子的平均自由行程縮短，不易造成碰撞電離，所以空氣間隙的擊穿電壓升高。空氣的濕度增加時(shí)，由于水蒸氣是電負(fù)性氣體，易俘獲自由電子形成負(fù)離子，使電離減弱，所以空氣間隙的擊穿電壓升高。在濕度較大時(shí)，絕緣子的閃絡(luò)電壓可能出現(xiàn)隨濕度增加而降低的情況大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.3

大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日直流、工頻擊穿電壓（峰值）以及50％沖擊擊穿電壓都相同。擊穿電壓的分散性較小。3.4

較均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓均勻電場(chǎng)氣隙擊穿電壓情況空氣擊穿電壓峰值經(jīng)驗(yàn)公式式中S

氣體間隙距離，（cm）

空氣相對(duì)密度標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下空氣的電氣強(qiáng)度（峰值）大致等于30kV/cm

第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日均勻電場(chǎng)和稍不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓特性3.4

較均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓不存在極性效應(yīng)放電時(shí)延很短不同電壓波形下?lián)舸╇妷航咏嗤ò?/p>

括擊穿電壓峰值，50%擊穿電壓值）擊穿電壓分散性小第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日典型電極

棒(尖)—板：電場(chǎng)分布不對(duì)稱

棒(尖)—棒(尖)：電場(chǎng)分布對(duì)稱

3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓

顯著的極性效應(yīng)

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓特性第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日直流電壓下的擊穿電壓極性效應(yīng)：正棒負(fù)板平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為4.5kV/cm；負(fù)棒正板棒平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為l0kV/cm棒棒間隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為4.8~5.0kV/cm

3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓工頻電壓下的擊穿電壓擊穿都發(fā)生在正半周峰附近，分散性不大；當(dāng)間隙距離不太大時(shí)，擊穿電壓與間隙距離呈線性關(guān)系間隙距離很大時(shí)（超過2m），平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)明顯降低，呈現(xiàn)出飽和現(xiàn)象棒板氣隙的擊穿電壓最低第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓雷電沖擊下的擊穿電壓棒棒電極棒板電極極性效應(yīng)線性關(guān)系分散性大第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓雷電沖擊下的擊穿電壓第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日波前時(shí)間Tcr(us)3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓操作沖擊下的擊穿電壓U型曲線左半支——放電時(shí)延小。右半支——空間電荷不易聚集，不利于放電發(fā)展。第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓操作沖擊下的擊穿電壓工頻操作沖擊雷電沖擊第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓操作沖擊下的擊穿電壓飽和現(xiàn)象顯著第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.5

不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓操作沖擊下的擊穿電壓分散性大第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善氣隙中的電場(chǎng)分布，使其分布均勻；設(shè)法削弱和抑制氣體介質(zhì)中的電離過程。途徑：第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法增大電極的曲率半徑（常用的是屏蔽），例如變壓器套管，均壓環(huán)，擴(kuò)徑導(dǎo)線等；消除電極表面的毛刺；消除電極表面尖角。不僅要注意改善高壓電極的形狀以降低該電極旁邊的局部場(chǎng)強(qiáng)，還要注意改善接地電極和中間電極的形狀，以降低該電極旁邊的局部場(chǎng)強(qiáng)。改善電場(chǎng)分布的具體方法第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場(chǎng)分布的具體方法第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場(chǎng)分布的具體方法第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場(chǎng)分布的具體方法第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場(chǎng)分布的具體方法第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場(chǎng)分布的具體方法第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法改善電場(chǎng)分布的具體方法第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用高真空采用高氣壓采用強(qiáng)電負(fù)性氣體第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用高真空接近真空階段：碰撞電離的幾率太小，Ub提高高真空階段：小距離時(shí)：強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射、金屬氣化大距離時(shí)：全電壓效應(yīng)真空中的Ub與電極材料、表面光潔度、清潔度有關(guān)第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用高氣壓基本原理：氣壓提高減小動(dòng)能減小U提高1－2.8MPa5－0.1MPa當(dāng)氣壓在10個(gè)大氣壓下時(shí)，擊穿電壓隨氣壓增大線性增加。再提高P，會(huì)飽和壓縮空氣可用于內(nèi)絕緣，如斷路器、高壓標(biāo)準(zhǔn)電容等。第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用強(qiáng)電負(fù)性氣體含鹵族元素的氣體化合物，如六氟化硫（SF6）、氟利昂（CCl2F2）等，其電氣強(qiáng)度比空氣的要高很多。稱為高電氣強(qiáng)度氣體。第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用強(qiáng)電負(fù)性氣體原因：1） 具有很強(qiáng)的電負(fù)性，負(fù)離子即削弱電離，又加強(qiáng)復(fù)合；2） 分子量大，分子直徑大，電子的減小。3） 電離過程伴隨離解過程，需要更多能量。

第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日選用鹵化物的原則：1液化溫度要低，2應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，3經(jīng)濟(jì)上應(yīng)當(dāng)合理，價(jià)格便宜，能大量供應(yīng)

目前得到工程廣泛應(yīng)用的是SF6及SF6混合氣體3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法抑制電離的具體方法采用強(qiáng)電負(fù)性氣體第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日SF6的絕緣性能1）強(qiáng)電負(fù)性，電氣強(qiáng)度高2）對(duì)電場(chǎng)均勻度敏感

SF6的性能只有在均勻電場(chǎng)中才能充分發(fā)揮，在極不均勻場(chǎng)中，擊穿電壓下降很快。在極不均勻電場(chǎng)中，氣壓與擊穿電壓緊密相關(guān)3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日針－球氣隙中的SF6氣體（針極曲率半徑1mm，球半徑50mm，極間距30mm）在不同類型電壓下的擊穿電壓與壓力的關(guān)系

空間電荷的作用，使得工頻高于雷電隨著氣壓的提高，空間電荷作用減小，因此Ub下降3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日SF6的絕緣性能影響絕緣性能的因素：電場(chǎng)均勻度；氣壓；電極表面缺陷；導(dǎo)電微粒；3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日SF6的液化特性1）一般不會(huì)液化3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日2)純凈的SF6無毒，但分解物有毒，有腐蝕性

電子碰撞、熱輻射、光輻射會(huì)導(dǎo)致SF6分解如電弧、局放、火花放電等

3）水分的危害水分會(huì)與氣體分解物形成氫氟酸，腐蝕材料，引起凝露，降低表面閃絡(luò)電壓。解決辦法：用吸附劑吸附分解物和水分。3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日SF6－N2混合氣體中的與E/p

1－純N2；2－SF6含量為10%；3－SF6含量為25%；4－SF6含量為50%；5－純SF6混合氣體：N2、CO2、空氣與SF6混合降低液化溫度降低對(duì)電場(chǎng)的敏感度3.6

提高氣隙擊穿電壓的方法第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.7

影響氣隙沿面閃絡(luò)電壓的因素

電場(chǎng)均勻性電壓波形情況大氣條件介質(zhì)表面狀態(tài)

表面光滑或者粗糙程度淋雨?duì)顟B(tài)污穢情況第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.7

影響氣隙沿面閃絡(luò)電壓的因素

濕閃電壓閃絡(luò)途徑：1AB－BCA’：閃絡(luò)電壓下降到40%-50%2AB－BA’：下降不多3AB－水流：濕閃電壓降到很低值。光滑瓷柱的干閃和濕閃電壓第四十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.7

影響氣隙沿面閃絡(luò)電壓的因素

污閃電壓發(fā)展過程：積污受潮電導(dǎo)增加，電流增大烘干，形成干區(qū)干區(qū)電阻大，壓降大，電場(chǎng)強(qiáng)，開始放電輝光（電暈）轉(zhuǎn)為電弧局部電弧烘干周圍，干區(qū)擴(kuò)大，電弧伸長(zhǎng)爬電到一定程度，自動(dòng)延伸，貫穿兩極防止污閃措施：1改善環(huán)境，減小污染的可能性2改進(jìn)絕緣